STEP BY STEP，用M16改遥控小车为漫游机器人

呱呱

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 一直想做个小车，自动控制的。从大一就想做，毕业了还没有实现。
小车应该归为移动机器人类，这东西，想做简单，可以做的相当简单，就像本文中的这个；想做复杂，也可以做的相当复杂，什么模式识别，图像处理，路径规划等等，都可以加入。
在大一时，想做个这样的东西，那时有时间啊，却不知道从哪里开始下手，每天等着本电子线路，啃，却什么也没有实现。
后来，单片机算是入门了，却又开始做项目，被导师逼的急的不行，几年下来，小车这个梦想还是没有实现。
这几天，仍然是有项目，仍然是每天加班，却想把这个东西做出来，于是，花了两晚上做了个小车，用遥控小汽车改的，很幼稚的那种，虽然做出来的效果也不是特别理想，但毕竟是实现了以前的梦想，心里也不由的兴奋！
这是以前买了个遥控的小跑车，支解后的机械部分是这样的：

先分析一下这个小车，它一共用了两个电机，一个用于动力，后轮驱动，一个用于方向，在前面的方向轮上，一加电，电机转到头，这样算是转了向。这样最大的好处是简单，成本极低，当然，付出的代价也不小，电机转不动后，耗电急剧增加，这样，好好的一个小车，成了电老虎，玩不起啊，四节新的南孚电池，一下午就干没了。
再来看看它的电路，接收部分由调谐电路和遥控汽车专用芯片RX2，还有驱动电路组成，天线来的信号通过选频，放大和检波后，送至RX2的14脚进行一，二级反相放大，最后从1脚输出，经外围RC电路滤波后，从3脚进入，进行译码处理，如果接收成功的话，将从6脚（右）、7脚（左）、10脚（后）、11脚（前）输出高电平，从而推动驱动电路使小车执行相关的动作。驱动电路是用三极管做的，很经典的双向驱动电路，如下图所示(已经加了后文的滤波)：

好了，小车基本解剖完毕。下面来想一下我们的方案。
原小车上我们可以用的，我们不用遥控，所以RX2我们可以不用了，前端的接收电路也不用了，唯一有用的是原车的驱动电路，但这个玩具车是个跑车，速度太快，我们如果直接用的话，不好控制，还要随时准备撞墙。但如果只是慢速的话，这个小车的启动又成了大问题，大家物理都学过，静摩擦大于动摩擦。最好，还要能变速，对于M16来讲，要控制它变速，最好的办法就是PWM了，产生的波形通过RC滤波后，变成可以控制的电压信号，再用于控制电机的转速。于是，我们要做的第一步，在驱动的控制三极管的基极上加一个RC滤波，电阻值为10K，电容值为104，是凭感觉选的值，大概能用。
方向是不准备用它的电路了，太耗电了！要能控制转动角度的，用舵机最方便，于是，我就是了舵机，普通的那种，三四十块一个。舵机一般有三根线，一根电源，一根地，一根控制信号线，电源在5V就可以，控制信号线是用脉冲控制的，脉冲的周期是20ms，当脉宽为2ms时，舵机在中间位置，当脉宽为1.5ms时，舵机逆时针转90度，当脉宽为2.5ms时，舵机顺时针转90度。M16不是有四个通道的PWM吗，用一个来控制舵机，是够了。舵机的个头太大了，我把原先放电机的地方上面挖一个洞，才可以把舵机放进去，然后把原先的齿轮卸下来，在舵机的中间插一根钢柱，然后再把齿轮套上去，改装后的舵机如下图所示：

然后把舵机安到车里去，如下图所示：

好了，现在，这个车如果加上电，给控制端放一个固定电平，它应该是可以跑了，但我们当然不会满足于让它走直线啦，下面，我们要给它加控制电路。
三句不离本行，控制还是用单片机做吧。单片机用MEGA16，至于为什么用M16，这个，我也没有认真考虑过，不过，我这刚好有M16做的最小系统PACK板，所以，就用它了。
最小系统的电路图（讲的烂的不能再烂的东西），如下所示：

PCB板图，如下所示：

PACK板子，如下所示：

另外，机器人总得有若干传感器吧，否则就是无头苍蝇，到处乱撞。还是用简单点的吧，这里用的是红外反射管，电路如下所示：

然后连线，两个控制端一个放在OC1A，一下放在OC1B，舵机放在OC2上，三个红外接收输出接到ADC0至ADC2上，这样，还可以控制一下灵敏度。最后，我的小车闪亮登场！

下附本小车的程度，我没有做路径规划，只用根据习惯做了一些避障动作，最后做出的效果也只能是凑和，动作不是很连贯，偶尔还会撞墙。以后有时间再做一些路径规划，把动作做的连贯些。另外，在这里提出一点建议，把ADC放在一个定时器中断里，采样再加滤波，得出的障碍情况处理时分时处理，这样，可以在一个障碍没处理完时又碰到另一个障碍，马上转去处理另一个障碍，从而避免在处理障碍时对其它障碍不理的问题。大家可以改进改进，哥们我实在是不行了，现在都早上一点多了。程序是用GCC编的。
/*
* FileName: Robocarmain.c
* Author: yuanding Version: 1.0 Date: 2006-4-16
* Description: a roboticcar controled by m16
* Version:
* Function List:
* 1.
* History:
* <author> <time> <version > <desc>
*/
#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
#include <avr/signal.h>
#include <inttypes.h>
#include <string.h>
#include <avr/eeprom.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
//设置的PWM值，用以控制车速
#define LOWSPEED 195
#define MIDSPEED 230
#define HIGHSPEED 250
//定义控制舵机的PWM值
#define FULL 144
#define STRIGHT 10
#define LEFT 6
#define RIGHT 14
//定义红外传感器的引脚
#define DEAHEAD 0x04
#define DELEFT 0x01
#define DERIGHT 0x02
void SetPWM(uint16_t PWMValue0);
void delay_1ms(void);
void delay_nms(unsigned int n) ;
void Forward(uint16_t Speed);
void Backward(uint16_t Speed);
void SetPosition(uint8_t Position);
void Init(void);
void Stop(void);
void Detect(void);
void StartGo(void);
void StartBack(void);
uint8_t Read_Adc(uint8_t Channel);
uint8_t Get_Evt(void);
uint8_t Pulse_With=0;
uint8_t PeriodCount=0;

/*
* Function: SetPWM
* Description: try OC1 PWM function
* Calls: NONE
* Called By: NONE
* Table Accessed:
* Table Updated:
* Input: the PWM value
* Output: none
* Return: none
* Others:
*/
void SetPWM(uint16_t PWMValue0)
{
TCCR1A=(1<<COM1A1)|(1<<COM1B1)|(1<<WGM11);
TCCR1B=(1<<WGM13)|(1<<WGM12)|(1<<CS10);
ICR1=0X7FF;
if(PWMValue0<2048&&PWMValue0>0)
{
OCR1A=PWMValue0;
OCR1B=PWMValue0;
}
}
void delay_1ms(void) //1ms延时函数
{
unsigned int i;
for (i=0;i<30000;i++);
}

void delay_nms(unsigned int n) //N ms延时函数
{
unsigned int i=0;
for (i=0;i<n;i++)
delay_1ms();
}
/*
* Function: Forward
* Description: to control car go ahead
* Calls: none
* Called By: StartGo,Detect,etc
* Table Accessed:
* Table Updated:
* Input: the speed value
* Output: none
* Return: none
* Others: none
*/
void Forward(uint16_t Speed)
{
TCCR1A=(1<<COM1A1)|(1<<WGM11);
TCCR1B=(1<<WGM13)|(1<<WGM12)|(1<<CS10);
ICR1=0XFF;
if(Speed<2048&&Speed>0)
{
OCR1A=Speed;
}
}

/*
* Function: Backward
* Description: control the car move back
* Calls: none
* Called By: StartBack,Detect,etc
* Table Accessed:
* Table Updated:
* Input: speed value
* Output: none
* Return:
* Others:
*/
void Backward(uint16_t Speed)
{
TCCR1A=(1<<COM1B1)|(1<<WGM11);
TCCR1B=(1<<WGM13)|(1<<WGM12)|(1<<CS10);
ICR1=0XFF;
if(Speed<2048&&Speed>0)
{
OCR1B=Speed;
}
}

/*
* Function: stop
* Description: stop the car
* Calls:
* Called By:
* Table Accessed:
* Table Updated:
* Input: none
* Output: none
* Return:
* Others:
*/
void Stop(void)
{
TCCR1A=0;
TCCR1B=0;
}
//
/*
* Function: SetPosition
* Description: the control the position motor's degree
* Calls:
* Called By:
* Table Accessed:
* Table Updated:
* Input: the postion value
* Output: none
* Return:
* Others:
*/
void SetPosition(uint8_t Position)
{
cli();
TCCR2=0x0f;
Pulse_With=Position;
OCR2=FULL-Pulse_With;
TIMSK|=(1<<OCIE2);
sei();
delay_nms(500);
}

/*
* Function: interrupt function
* Description: to generate PWM wave to position motor
* Calls:
* Called By:
* Table Accessed:
* Table Updated:
* Input:
* Output:
* Return:
* Others:
*/
SIGNAL(SIG_OUTPUT_COMPARE2)
{
if(OCR2<=30)
{
cbi(PORTD,7);
OCR2=FULL-Pulse_With;
}
else
{
sbi(PORTD,7);
OCR2=Pulse_With;
}
}

void Init(void)
{
//TIMER2 initialize - prescale:8
// WGM: Normal
// desired value: 100uSec
// actual value: 99.826uSec (0.2%)
// TCCR2 = 0x00; //stop
// ASSR = 0x00; //set async mode
// TCNT2 = 0xA4; //setup
// OCR2 = 0x5C;
// TCCR2 = 0x02; //start
// TIMSK|=(1<<TOIE2);
// sei();
DDRA=0x00;
PORTA=0x00;
}
//100uSec overflow interrupt service function
//not use
SIGNAL(SIG_OVERFLOW2)
{
TCNT2 = 0xA4; //reload counter value
PeriodCount++;
if(PeriodCount==FULL)
{
sbi(PORTD,7);
PeriodCount=0;
}
if(PeriodCount==Pulse_With)
{
cbi(PORTD,7);
}
}

/*
* Function: StartGo
* Description: start in high speed to move the car ahead
* Calls: forward()
* Called By:
* Table Accessed:
* Table Updated:
* Input: none
* Output: none
* Return:
* Others:
*/
void StartGo(void)
{
Forward(HIGHSPEED);
delay_nms(300);
Forward(LOWSPEED);
}

/*
* Function: StartBack
* Description: start in high speed to move the car back
* Calls: backward()
* Called By:
* Table Accessed:
* Table Updated:
* Input: none
* Output: none
* Return:
* Others:
*/
void StartBack(void)
{
Backward(MIDSPEED);
delay_nms(200);
Backward(LOWSPEED);
}

/*
* Function: Detect
* Description: to detect whether there are obstructions
* Calls:
* Called By:
* Table Accessed:
* Table Updated:
* Input:
* Output:
* Return:
* Others:
*/
void Detect(void)
{
uint8_t temp=0;
temp=Get_Evt();//PINA;
if((temp&DEAHEAD)&&(temp&DELEFT)&&(temp&DERIGHT))
{
Backward(HIGHSPEED);
delay_nms(100);
SetPosition(STRIGHT);
StartBack();
}
else if((temp&DEAHEAD)&&(!(temp&DELEFT))&&(!(temp&DERIGHT)))
{
Backward(HIGHSPEED);
delay_nms(100);
SetPosition(RIGHT);
StartBack();
delay_nms(600);
SetPosition(LEFT);
StartGo();
delay_nms(600);
SetPosition(STRIGHT);
Forward(LOWSPEED);
}
else if((temp&DEAHEAD)&&(temp&DELEFT)&&(!(temp&DERIGHT)))
{
Backward(HIGHSPEED);
delay_nms(100);
SetPosition(RIGHT);
StartBack();
delay_nms(1200);
SetPosition(STRIGHT);
StartGo();
}
else if((temp&DEAHEAD)&&(!(temp&DELEFT))&&(temp&DERIGHT))
{
StartBack();
delay_nms(100);
SetPosition(LEFT);
StartBack();
delay_nms(2000);
SetPosition(STRIGHT);
StartGo();
}
else if((!(temp&DEAHEAD))&&(temp&DELEFT)&&(!(temp&DERIGHT)))
{
SetPosition(RIGHT);
Forward(LOWSPEED);
delay_nms(600);
SetPosition(STRIGHT);
Forward(LOWSPEED);
}
else if((!(temp&DEAHEAD))&&(!(temp&DELEFT))&&(temp&DERIGHT))
{
SetPosition(LEFT);
Forward(LOWSPEED);
delay_nms(600);
SetPosition(STRIGHT);
Forward(LOWSPEED);
}
else if((!(temp&DEAHEAD))&&(!(temp&DELEFT))&&(!(temp&DERIGHT)))
{
Forward(LOWSPEED);
}
}

/*
* Function: Read_Adc
* Description: start a ADC ,and return the value,8 bit
* Calls:
* Called By:
* Table Accessed:
* Table Updated:
* Input: none
* Output: the adc result,8 bit
* Return:
* Others:
*/
uint8_t Read_Adc(uint8_t Channel)
{
ADMUX=1<<ADLAR|Channel;
ADCSRA=1<<ADEN|1<<ADSC|6<<ADPS0;
loop_until_bit_is_set(ADCSRA,ADIF);
ADCSRA|=1<<ADIF;
return ADCH;
}

/*
* Function: Get_Evt
* Description: get the environment situation
* Calls:
* Called By:
* Table Accessed:
* Table Updated:
* Input:
* Output: 0b00000(ahead)(left)(right)
* Return:
* Others:
*/
uint8_t Get_Evt(void)
{
uint8_t temp=0;
if(Read_Adc(0)>=30)
temp|=0x01;
if(Read_Adc(1)>=30)
temp|=0x02;
if(Read_Adc(2)>=40)
temp|=0x04;
return temp;
}
//enter here
int main(void)
{
DDRD=0xff;
Init();
SetPosition(STRIGHT);
StartGo();
while(1)
{
Detect();
}
return 0;
}

njlianjian

不错 支持

springvirus

好东东，就是程序的格式看起来，头晕啊！

yjj

楼主没看到图

liyang121316